유체역학 실험 - 관로마찰 실험

유체역학 실험 - 관로마찰 실험
1. 실험 목적
저수조의 물을 펌프로서 고수조에 펌핑하고, 그 유량을 관내에 흐르게 하여 관마찰 실험, 벤추리, 노즐, 오리피스를 통한 유량의 측정실험, 직관과 곡관 및 급확대, 축소관에서의 압력 손실 실험 들을 측정하여 연속 방정식, 베르누이 방정식, 달시-바이스바흐식의 이해를 목적으로 한다.

2. 기초 이론

2.1 유량측정실험

[그림 ]

유체가 관로를 따라 흐를 때 관의 단면적이 변화하게 되면 관의 단면적 변화에 대응하는 유체의 압력변화가 생긴다.
이러한 압력변화를 이용한 유량계를 압력차 유량계라 하며, Oriffice meter, Ventury meter, Nozzle등이 이에 속한다.
비압축성 유체가 [그림 1]과 같이 단면적이 축소하는 관로를 따라 흐를 때, 단면적이 각각 ,인 지점 1, 2에 베르누이 방정식과 연속방정식을 적용하면
(1)
(2)

와 같은 관계가 성립한다.
우선 유로에서의 에너지 손실을 무시하면 유량 Q는 식 (1),(2)로 부터
(3)
과 같이 된다.
그러나 실제 유동에 있어서는 관마찰에 의한 에너지 손실이 수반되므로 실제 유량은 식 (3)으로 계산한 유량보다 작아져 다음과 같이 보정하여 사용한다.
(4)

가) Ventury meter

[그림 ]

[ 관계식 ]

여기서
:
유량

:
유량계수 (≒ 0.98)

:
목의 단면적 (m2)

:
입구의 단면적 (m2)

:
차압 (m)

나) Nozzle

[그림 ]

[ 관계식 ]

여기서
:
유량

:
유량계수 (≒ 0.99)

:
노즐의 단면적 (m2)

:
차압 (m)

다) Orifice

[그림 ]

[ 관계식 ]

여기서
:
유량

....

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